JP4012505B2 - 符号分割多元接続を使用する時分割複信システムにおける干渉低減 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を使用する無線時分割複信（ＴＤＤ）システムに関する。詳細には、本発明は、そうしたシステムでのセル間ユーザ機器干渉の低減に関する。

図１は、無線ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システム１０を示す図である。通信システム１０は、ユーザ機器（ＵＥ）１４_１〜１４_ｎ（１４）とやりとりする基地局１２_１〜１２_ｎ（１２）を備える。各基地局１２は、関連する動作領域またはセルを持つ。基地局は、そのセル内のＵＥ１４とやりとりする。

ＣＤＭＡ通信システムでは、同じ周波数スペクトルを介して複数の通信が送信される。これらの通信は、そのチャネル化符号によって区別される。周波数スペクトルをより効率よく使用するために、ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムは、例えば１５タイムスロットなどのタイムスロットに分割された反復フレームを使用して通信を行う。ＴＤＤでは、各セルのタイムスロットは、一度にアップリンクまたはダウンリンクのどちらか一方だけにしか使用されない。そうしたシステムで送信された通信は、それに割り当てられた１つまたは複数の関連する符号またはタイムスロットを持つ。１６の拡散ファクターでの１タイムスロットに１符号の使用をリソース単位と呼ぶ。

図２に示すように、セル間干渉はそうしたシステムでの１つの問題である。２つの異なるセルのＵＥ１４が相互に近接している場合、それらのアップリンク伝送は、同じタイムスロットでの他方のＵＥのダウンリンク伝送に干渉する。図２に示すように、ＵＥ１４_１のアップリンク伝送Ｕ_１はＵＥ１４_２のダウンリンク伝送Ｄ_２に干渉する。同様に、ＵＥ１４_２のアップリンク伝送Ｕ_２はＵＥ１４_１のダウンリンク伝送Ｄ_１に干渉する。各ＵＥ１４の実効等方性放射電力（ＥＩＲＰ）は基地局１２のものよりもはるかに小さいが、ＵＥ１４相互の近接性により許容できない干渉が生じる。この問題は、新規ユーザまたはユーザサービスを加えると悪化する。セルの基地局およびＵＥ１４は、その新規伝送が許容できない干渉を生じないように、干渉信号符号電力（ＩＳＣＰ）などのタイムスロット干渉測定を行うこともできるが、この新規伝送が原因で他のセルのユーザが許容できない干渉を受ける結果となることもある。その結果、既存の通話が中断され、あるいは許容できないサービス品質（ＱＯＳ）が発生することもある。

したがって、セル間干渉を低減することが望ましい。

符号分割多元接続（code division multiple access）を使用する時分割複信（time division duplex communication）システムにおいて、特定のＵＥに対して干渉する可能性のあるユーザ機器が識別される。複数の近隣ＵＥによってアップリンク伝送に使用されるタイムスロットが識別される。各近隣ＵＥはその特定のＵＥのセル内にはなく、その特定のＵＥに地理的に近い。その特定のＵＥでは、識別されたタイムスロットのそれぞれにおける干渉レベルが測定される。識別されたタイムスロットは、測定された干渉レベルを使用して小さい干渉のカテゴリと大きい干渉のカテゴリに分類される。各ＵＥについて識別されたタイムスロットおよびそのタイムスロット分類を使用して、非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥが判定される。

ＵＥのセル間干渉低減をセクタ化されないセルのコンテキストで説明するが、この手法は、１セルの複数のセクタなど、任意のＵＥ動作領域分割に拡張可能である。そうした拡張では、セクタなどの各動作領域は、その解析において別個のセルとして扱われる。

図３はＵＥのセル間干渉低減の流れ図である。各セルごとに、そのセルの基地局１２は、ＩＳＣＰの使用などによって各タイムスロットでの干渉レベルを測定する（ステップ２２）。測定された各タイムスロットでの干渉を閾値と比較する。測定された１タイムスロットでの干渉が閾値を超えた場合は、そのタイムスロットは、そのセルでの任意の追加アップリンク通信のためのタイムスロットから消去される（ステップ２３）。この閾値レベルは、通常、システムオペレータによって設定される。

各ＵＥ１４は、ＩＳＣＰなどによって、各タイムスロットでの干渉レベルを測定する（ステップ２４）。特定のＵＥ１４で使用可能なダウンリンクタイムスロットを判定するために、各タイムスロットでの測定された干渉が閾値と比較される。この閾値レベルは、通常、システムオペレータによって設定される。測定された干渉が閾値を超えた場合は、そのタイムスロットはその特定のＵＥでのダウンリンクから消去される（ステップ２５）。

別の問題は、特定のＵＥの新規アップリンク伝送が別のセルのＵＥのダウンリンク伝送に干渉するかどうかである。ＴＤＤでは、同じセル内のＵＥ１４同士は、同じタイムスロットのアップリンクおよびダウンリンク上での伝送を行わない。伝送が新規であるため、他のセルのＵＥ１４は、その新規の伝送が開始されなければ結果として生じる干渉レベルを測定することができない。これら新規の伝送によりユーザの切断が生じ、または既存ユーザのＱＯＳが受容不能状態になることがある。

特定のＵＥ１４に干渉する可能性のある他の近隣セルのＵＥ１４の判別は、図４の流れ図による。各近隣セルのＵＥのアップリンクタイムスロット使用状況をまとめる（ステップ２９）。この使用状況は、通常、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）４２および／またはノードＢ４６で記憶される。近隣のセル、あるいは隣接するセルのＵＥ使用状況だけを使用する。それ以外のセルのＵＥ１４は十分離れているので、その特定のＵＥ１４から干渉を受けない。近隣ＵＥのアップリンク使用状況の一例を図５に示す。各ＵＥ１４を異なる文字「Ｂ」〜「Ｌ」で表す。特定のＵＥ１４は図示しない文字「Ａ」である。

その特定のＵＥのタイムスロット干渉測定値を使用して、各タイムスロットを大きい干渉のカテゴリまたは小さい干渉のカテゴリに分類する（ステップ３０）。干渉の大小の判定は閾値テストなどによって実施する。この閾値は、通常、システムオペレータによって設定される。干渉が小さいタイムスロットでアップリンク通信を伝送するすべての近隣セルのＵＥ１４は、十分離れているのでその特定のＵＥのアップリンク通信からの干渉を受けないとみなされる（ステップ３１）。その他すべてのＵＥは、このＵＥのアップリンク通信によって干渉を受ける可能性があるとみなされる（ステップ３３）。

図５を用いて示すと、ＵＥ Ａには近隣ＵＥ Ｂ〜Ｌがある。アップリンクタイムスロットを「Ｕ」で示す。８つのアップリンクタイムスロット（スロットＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５）のうち、３つのスロット（スロットＳ１、Ｓ３およびＳ７）は干渉が大きく、５つのスロット（スロットＳ３、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３およびＳ５）は干渉が小さい。干渉の小さいアップリンクスロットで伝送を行っているＵＥ１４は、ＵＥ Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬであり、干渉の大きいアップリンクスロットで伝送を行っているのはＵＥ Ｂ、Ｄ、ＦおよびＨである。ＵＥ ＤおよびＦは干渉の大きいセルでのアップリンク伝送を持つが、干渉の小さいセルでのアップリンク伝送も持つ。その結果、ＵＥ ＤおよびＦは、干渉の大きいタイムスロットでの干渉ＵＥ１４であるとはみなされない。この例では、ＵＥ ＢおよびＨが干渉ＵＥであると判定される。

この単純化した例では、あいまいな情報はなかった。しかし、あいまいな情報が存在することもある。例えば、ＵＥ ＨがスロットＳ９など干渉の小さいセルにもアップリンク伝送を持っていた場合は、その情報があいまいになる。ＵＥ Ｈは、（その唯一のアップリンクユーザである）スロットＳ７での大きな干渉源であると共にスロットＳ９での小さな干渉源でもあるとみなされるはずである。控えめな一実装では、ＵＥ Ｈを大きな干渉源であるとみなすことができる。より積極的な一実装では、ＵＥ Ｈを小さな干渉源とみなすこともできる。そのタイムスロット（スロットＳ７）に考慮されない干渉源または干渉原因があることも考えられる。

あいまいな情報が生じ得る別の状況は、複数の大きい可能性のある干渉源が、同じタイムスロットでアップリンク通信を伝送する場合である。例を示すと、ＵＥ Ｈは、スロットＳ１およびＳ３のアップリンクで伝送を行うこともできる。その結果、ＵＥ Ｂが大きな干渉源になることがあり、干渉源にならないこともある。ＵＥ Ｈが、唯一の大きな干渉源になることもある。この場合、ＵＥ Ｂは、控えめに見れば依然として大きな干渉源とみなされる。

大きな干渉源ＵＥ１４が判定された（ステップ２６）後で、図６などのように、それらのＵＥのダウンリンクタイムスロット使用状況をまとめる（ステップ２７）。大きな干渉源がダウンリンクに使用するすべてのタイムスロットについて、「Ｘ」で示すように、そのタイムスロットをそのＵＥのアップリンクから消去する（ステップ２８）。その結果、図７のような表が生成される。この表は、その特定のＵＥ１４にとってどのタイムスロットが使用可能かを示す。使用可能なタイムスロットは空白であり、使用不能なタイムスロットは「Ｘ」を含む。タイムスロットは、消去されたタイムスロット以外から選択することによって特定のＵＥに割り当てられる。

図８に、セル間ＵＥ干渉低減のための単純化したシステム実装形態を示す。ＲＮＣ４２はリソース割り当て装置４４を備える。リソース割り当て装置４４は、符号およびタイムスロット割り当てなど、そのセルのリソースを割り当てる。リソース割り当て装置４４は、ＵＥ符号およびタイムスロット割り当て、干渉測定値およびＵＥ使用可能タイムスロットリストなどの情報を記憶するための付随したメモリ４５を備える。システムのタイプに応じて、セル間ＵＥ干渉低減の計算コンポーネントは、ＲＮＣリソース割り当て装置４４によって実施することも、ノードＢのリソース割り当て装置４８によって実施することも、その両者で分担することもできる。通常は、ノードＢ４６で計算を実施すると、より高速の更新が可能になる。

ノードＢ４６は、無線ネットワーク制御装置４２とやりとりする。ノードＢ４６は、リソース割り当て装置４８および付随したメモリ４９を備える。リソース割り当て装置４４は、そのノードＢのユーザにリソースを割り当てる。リソース割り当て装置のメモリ４９は、ノードＢのＵＥのタイムスロットおよび符号割り当て、干渉測定値および使用可能なＵＥのタイムスロットリストなどの情報を記憶する。

ノードＢ４６は、通常、一群の基地局１２とやりとりする。基地局１２は通信路符号およびタイムスロット制御装置５４を備える。通信路符号およびタイムスロット制御装置５４は、ユーザ通信に割り当てられたタイムスロットおよび通信路符号をノードＢ４６およびＲＮＣ４２によって指示されたように制御する。変調および拡散装置５６は、ユーザに伝送されるデータを処理する。データは、通信路およびタイムスロット制御装置５４が指示する通信路符号を用いて処理され、時分割多重される。送信機５２は処理されたデータを、無線インターフェイス７８を介した転送用にフォーマットする。その結果生じた信号は、アイソレータまたはスイッチ５８を通過し、アンテナまたはアンテナアレー６０によって放射される。

信号は、基地局１２によってアンテナまたはアンテナアレー６０を使用して受信される。受信信号は、アイソレータまたはスイッチ５８を通過して受信機５０に至る。受信機５０は、通信路符号およびタイムスロット制御装置５４によって指示されたタイムスロットでの通信路符号を用いて受信信号を処理し、受信ユーザデータを回復する。基地局１２は、干渉測定装置７４も備える。干渉測定装置７４は、タイムスロット干渉レベルを測定する。

ＵＥ１４は、そのアンテナまたはアンテナアレー６２を使用して無線インターフェイス７８を介して信号を受信する。受信信号は、アイソレータまたはスイッチ６４を通過して受信機６８に至り、通信路符号およびタイムスロット制御装置７０が指示するようにそのユーザの受信データを回復する。通信路符号およびタイムスロット制御装置７０は、通信路符号およびタイムスロット情報を受信機６８とＵＥ変調および拡散装置７２に送る。制御装置７０は、基地局１２によって知らされた符号およびタイムスロット割り当ても取り出す。

ＵＥ干渉測定装置７６は、各タイムスロットでの干渉レベルを測定する。変調および拡散装置７２は、ＵＥ制御装置７０が指示する通信路符号およびタイムスロットを用いてユーザデータを処理する。処理されたデータは、無線インターフェイス７８を介した伝送のために送信機６６によってフォーマットされる。結果として生じる信号は、アイソレータまたはスイッチ６４を通過し、アンテナまたはアンテナアレー６２によって放射される。

無線ＴＤＤ／ＣＤＭＡ通信システムを示す図である。 ＵＥ間の相互干渉を示す図である。 ＵＥのセル間干渉の低減を示す流れ図である。 干渉される可能性のあるＵＥの判定を示す流れ図である。 近隣のセルのＵＥ使用状況（UE usage）を示す図である。 干渉の大きいＵＥのタイムスロット使用状況を示す図である。 使用可能なＵＥのタイムスロットを示す図である。 簡略化したＵＥのセル間干渉低減システムの図である。

Claims (31)

1. 符号分割多元接続を使用する無線時分割複信システムにおいて、特定のユーザ機器である特定のＵＥに干渉する可能性のあるＵＥを判定する方法であって、
   無線ネットワーク制御装置であるＲＮＣまたはノードＢにおいて、前記特定のＵＥの動作領域内にはない、前記特定のＵＥの動作領域に地理的に近い動作領域内にある複数の近隣ＵＥのそれぞれについて、アップリンク通信に使用されるタイムスロットを識別すること、
   前記特定のＵＥにおいて、前記識別されたタイムスロットのそれぞれにおける干渉レベルを測定すること、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、前記測定された干渉レベルを使用して前記識別されたタイムスロットを小さい干渉のカテゴリと大きい干渉のカテゴリに分類すること、および、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、前記各近隣ＵＥについて前記識別されたタイムスロットおよび前記タイムスロットの分類を使用して、非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定すること
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定することは、前記小さい干渉のカテゴリのタイムスロットを用いる前記近隣ＵＥを非干渉ＵＥとして判定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 非干渉ＵＥであるとみなされない他の前記近隣ＵＥは干渉ＵＥであるとみなされることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記動作領域はセルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記動作領域はセルのセクタであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記近隣ＵＥは、前記特定のＵＥの動作領域に隣接する動作領域のＵＥであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記分類することは、識別された各タイムスロットの干渉レベルを閾値と比較することによって実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 符号分割多元接続を使用する無線時分割複信システムにおいて、ユーザ機器であるＵＥにアップリンクタイムスロットを割り当てる方法であって、
   無線ネットワーク制御装置であるＲＮＣまたはノードＢにおいて、前記特定のＵＥの動作領域内にはない、前記特定のＵＥの動作領域に地理的に近い領域内にある複数の近隣ＵＥのそれぞれについて、アップリンク通信に使用されるタイムスロットを識別すること、
   前記特定のＵＥにおいて、前記識別されたタイムスロットのそれぞれにおける干渉レベルを測定すること、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、前記測定された干渉レベルを使用して前記識別されたタイムスロットを小さい干渉のカテゴリと大きい干渉のカテゴリに分類すること、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、前記各近隣ＵＥについて前記識別されたタイムスロットおよび前記タイムスロットの分類を使用して、非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定すること、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、干渉ＵＥによって使用されるダウンリンクタイムスロットを可能なアップリンク割り当てから消去すること、および、
   前記ＲＮＣまたは前記ノードＢにおいて、前記特定のＵＥに前記消去された可能なアップリンクタイムスロットを除くアップリンクタイムスロットを割り当てること
   を含むことを特徴とする方法。
9. 前記特定のＵＥの基地局はさらに、各タイムスロットの干渉レベルを測定すること、および、前記測定された干渉レベルが閾値を上回るタイムスロットをアップリンク割り当てから消去することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記特定のＵＥはさらに、各タイムスロットでの干渉レベルを測定すること、および、ダウンリンク通信用に前記特定のＵＥに割り当てられるタイムスロットのうち前記測定された干渉レベルが閾値を上回るものを消去することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記動作領域はセルであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記動作領域はセルのセクタであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. 符号分割多元接続を使用する無線時分割複信システムであって、
    特定のユーザ機器である特定のＵＥの動作領域に地理的に近い領域内にある複数の近隣ＵＥそれぞれについてアップリンク通信に使用されるタイムスロットを識別し、前記特定のＵＥによって測定された測定干渉レベルを使用して前記識別されたタイムスロットを小さい干渉のカテゴリと大きい干渉のカテゴリに分類し、前記各近隣ＵＥについて識別されたタイムスロットおよび前記タイムスロット分類を使用して非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定する無線ネットワーク制御装置を含むこと
    を特徴とするシステム。
14. 前記識別されたタイムスロットの干渉レベルを前記測定された干渉レベルとして測定する前記特定のＵＥをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定することは、前記小さい干渉のカテゴリのタイムスロットを用いる前記近隣ＵＥを非干渉ＵＥとして判定することを含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
16. 非干渉ＵＥであるとみなされない他の前記近隣ＵＥは干渉ＵＥであるとみなされることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記動作領域はセルであることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
18. 前記動作領域はセルのセクタであることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
19. 前記近接ＵＥは前記特定のＵＥの動作領域に隣接する動作領域のＵＥであることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
20. 前記分類することは、識別された各タイムスロットの干渉レベルを閾値と比較することによって実施されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
21. 前記無線ネットワーク制御装置は、前記干渉ＵＥによって使用されるダウンリンクタイムスロットを可能な割り当てから消去し、および、前記特定のＵＥに前記消去されたタイムスロットを除くアップリンクタイムスロットを割り当てることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
22. 前記特定のＵＥはさらに、各タイムスロットでの干渉レベルを測定し、および、ダウンリンク通信用に前記特定のＵＥに割り当てられるタイムスロットのうち前記測定された干渉レベルが閾値を上回るものを消去することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
23. 符号分割多元接続を使用する無線時分割複信システムで使用するための無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）であって、
    特定のユーザ機器である特定のＵＥの動作領域に地理的に近い領域内にある複数の近隣ＵＥそれぞれについてアップリンク通信に使用されるタイムスロットを識別する手段と、
    前記特定のＵＥによって測定された測定干渉レベルを使用して前記識別されたタイムスロットを小さい干渉のカテゴリと大きい干渉のカテゴリに分類する手段と、
    各近隣ＵＥおよびタイムスロット分類について前記識別されたタイムスロットを使用して非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定する手段と
    を含むことを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
24. 前記非干渉ＵＥおよび干渉ＵＥを判定することは、前記小さい干渉のカテゴリのタイムスロットを用いる前記近隣ＵＥを非干渉ＵＥとして判定することを含むことを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
25. 非干渉ＵＥであるとみなされない他の前記近隣ＵＥは干渉ＵＥであるとみなされることを特徴とする請求項２４に記載の無線ネットワーク制御装置。
26. 前記動作領域はセルであることを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
27. 前記動作領域はセルのセクタであることを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
28. 前記近隣ＵＥは、前記特定のＵＥの動作領域に隣接した動作領域のＵＥであることを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
29. 前記分類することは、識別された各タイムスロットの干渉レベルを閾値と比較することによって実施されることを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
30. 干渉ＵＥによって使用されるダウンリンクタイムスロットを可能な割り当てから消去する手段と、
    前記特定のＵＥに前記消去されたタイムスロットを除くアップリンクタイムスロットを割り当てる手段と
    をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の無線ネットワーク制御装置。
31. ダウンリンク通信用に前記特定のＵＥに割り当てられるタイムスロットのうち、前記特定のＵＥで測定された測定干渉レベルが閾値を上回るものを消去する手段をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の無線ネットワーク制御装置。

Images